反电势感应技术在无刷直流电机控制中的应用
唐灿伟 王庆文 谢宝昌 陈亚珠(上海交通大学200030)
摘 要 通过对ml4428的介绍，分析了反电势感应技术在无刷直流电机中的应用，并给出了其中一些重要参数的计算方法。
叙 词 无刷直流电动机控制反电势检测电路
1 引 言
近20年，采用电子换相原理工作的无刷直流电动机(bldc motor)得到了越来越广泛的应用。传统bldc中转子位置传感器使电机的结构变得复杂，而且在一些小尺寸bldc中，传感器的放置成了设计中的一个难题。因此，一种称为无转子位置传感器控制的技术得到越来越多的应用。它利用反电势检测电路来取代传感器，以提高电路和控制的复杂性来降低电机的复杂性[1]。许多****半导体厂商开发出了基于此技术的专用ic。本文以micro linear公司的ml4428为例，介绍无转子传置传感器在无刷直流电机控制中的应用。
ml4428为28脚双列直插式结构。它由以下6大功能模块组成：
(1) 反电势采样器和vco构成的反电势检测模块。
(2) 启动和换流逻辑模块。
(3) mos管功率驱动模块。
(4) pwm速度控制模块。
(5) pwm电流控制模块。
(6) 电源故障检测模块。
ml4428提供了在启动和控制“△”接法或“y”接法无刷直流电机时，所要用到的所有功能，包括pwm方式的速度控制、制动和电源故障检测等功能。ml4428保证在任何运行状态下，场效应管不会上下直接导通而击穿，而且可以通过采用缓冲三极管或标准高端驱动器来驱动高压(>12v)电机。ml4428还用到了一种快速启动(smart-starttm)技术。它通过对转子位置进行采样，根据采样信号来驱动电机，使电机一直加速到额定转速。这样不仅能保证在启动时电机不会反转，而旦还能缩短启动时间。
2反电势检测和换流器
当永磁无刷电机运转时，各相绕组的反电动势与转子位置密切相关。由于各相绕组是交替导通工作的，在某相绕组不导通的时刻，其反电势波形的某些特殊点，可代替转子位置传感器的功能，得到需要的换相信息。
图2给出了反电势感应电路的原理。中点仿真器输出三相的中点电位，多路复用器根据换向逻辑选择输出未通电相（检测相）的感应电势输入(phi)，经符号转换器就得到了检测相的感应电势值。
中点仿真器、多路复用器、互导放大器和符号转换器相当于一个相位探测器，它与环路滤波器以及压控震荡器(vc0)，构成了反电势锁相环。锁相环把vco锁定于电机的反电势，vco准确地输出电机的换流频率。运用锁相环技术，通过测定电机绕组的感应反电势来确定正确的换相次序。只要电机在运行过程中，电机自感系数的波动>百分之30，而且电机对pwm噪声的反应不敏感，就可以运用这种反电势感应技术实现三相电机的正确换流。
在反电势检测电路中，通过对不通电相的采样来决定是增大还是减小换流频率。如换流过慢，误羞放大器将对rcvco上的滤波器rc充电；而当换流过慢时，就会增大对vco的输入，使vco的输出频率升高，从而加快换流，其中rcvco被用做模拟速度控制环的速度反馈电压。
反电势采样输入phi对gnd的输入电阻大约都为8. 7kω在驱动高压电机时，phi输入必须与电阻串联，以保证任何phi输入的****电压不会超过3 vω和相位检测器参数的计算[3]
vco的设定必须保证，在****频率下运行时，vco的控制电压不会超过yref，即****频率为：
式中ⅳ为电机极数，rpmmax为电机每分钟****转数。vco增益的最小值为：
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